金沙江某大型水电站滑坡稳定性分析

周晓平,李 梦

（西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065）

0 引言

水库库岸滑坡与一般山地滑坡相比，有其特殊的一面。其特殊性在于它的活动与水库库水位的变化、库水波浪的冲刷及库水的浸泡有很大关系[1]。水库滑坡的稳定性研究对于确保水利水电工程的顺利建设及安全运行具有重大意义[2]。特别是在我国西南地区，其独特的地形地貌、地层岩性、气象水文等条件，都是孕育滑坡的温床，造成的损失也是巨大的[3]。

本文滑坡位于金沙江某大型水电站，为一典型的岩质滑坡[4]。基于大量勘探资料，从滑坡基本特征等入手[5]，开展水库蓄水后滑坡稳定性分析，并根据渗流计算分析结论及滑坡治理经验，提出滑坡增稳治理方案。

1 滑坡的工程地质条件

金沙江某水电站最大坝高140 m，总库容17.18×108m3。主要水工建筑物有碾压混凝土重力坝、坝身表底孔、右岸引水发电地下厂房等。工程以发电为主，为一等大（1）型工程，挡水、泄洪、引水及发电等永久性主要建筑物为1级建筑物，滑坡位于水电站库区右岸，距离电站坝址为19.7 km，为大型的岩质滑坡，平面形态呈不规则的锺形，后缘具典型的圈椅状地形，高程为1450 m～1470 m，前缘高程约1170 m，高差约300 m；沿河宽约400 m，长约430 m，面积达27.2×104m2，滑坡体平均厚约27.5 m，滑坡总体积约750×104m3。滑坡体地形总体较平缓，且坡体表面具有明显的多级平台地貌，在1360 m～1370 m及1255 m～1269 m高程段各发育有一缓坡平台，水电站进场公路在1255 m～1269 m高程段穿过，滑坡的基本特征见图1。

图1 滑坡的基本特征

滑坡在后缘部位没有明显的错动变形迹象，变形破坏主要分布在坡体的中前部，高程约1265 m（进场公路高程）～1370 m，坡体受公路开挖边坡的影响，总体以浅表层塌滑为特征，形成多级塌滑陡坎。公路边坡内侧发育有两个明显的次级滑体，且主要位于边坡内呈凹槽状地形区，且这些部位地下水丰富，即使在非常干旱的月份还有多处泉水出露。每个次级小块体两侧都有明显的侧向错动面，而且其前缘变形较明显，表现为公路内排水沟壁以及外侧的抗滑桩均遭到明显破坏。滑坡的变形破坏特征见图2。

图2 滑坡的变形破坏特征

2 计算原理

本次计算滑坡稳定性分析采用极限平衡法。计算程序采用Rocscience Slide程序，计算方法采用考虑条块间水平作用力的简化毕肖普法和Morgenstern-Price法进行计算分析，根据《水电工程边坡设计规范》（DL/T 5353-2006）[6]中7.4.1条的规定，本次计算中采取的两种解法全部为下限解法，稳定安全系数取两种方法中的最高值。

3 计算基本资料

（1）计算剖面

本次计算分析以4条地质纵剖面为基础，滑坡工程地质平面图见图3，纵1剖面～纵4剖面见图4。

图3 滑坡工程地质平面图

图4 滑坡计算分析纵剖面图

（2）设计标准

滑坡位于水电站库区，距坝址最小距离19.7 km，所处位置距枢纽建筑物较远，滑坡附近无2、3级建筑物。按《水利水电工程边坡设计规范》（DLT 5353/2006），该滑坡属于B类水库边坡、等级为Ⅲ级。在持久状况下该滑坡设计安全系数为1.10～1.00，短暂工况为1.05～1.00，偶然状况为1.00。

（3）计算工况

本次计算考虑的计算工况为：天然工况、暴雨工况、水位骤降工况、地震工况。工程区外围地震活动相对较强，库区滑坡稳定分析地震动峰值加速度值采用0.2 g。地震作用效应折减系数按有关规范取0.25。

（4）计算参数

滑坡主要分区和分区材料强度参数取值见表1。

表1 滑坡主要分区材料物理力学参数表

4 蓄水后稳定计算分析

蓄水后滑坡稳定分析成果见表2。

表2 蓄水后滑坡稳定分析成果表

从表2可知：水库蓄水后，滑坡整体稳定性较蓄水前略有下降，安全系数降低0.001～0.066，但仍能保持基本稳定～临界稳定状态。由图5可知，滑坡次级滑体由于位置较高，均在正常蓄水位高程以上，故水库蓄水对其安全性影响较小，但次级滑体及表部堆积体总体稳定性较差，在暴雨工况和地震工况下存在失稳的危险，需实施工程处理措施进行处理。

图5 蓄水后滑坡计算分析典型成果图

5 滑坡综合治理方案

滑坡分布高程广、规模大，滑坡体底滑面平缓，阻滑带不明显，滑坡体结构松散，孔隙水发育，故增稳治理难度极大。

通过上述计算分析可知，滑坡稳定性受暴雨和地震工况控制，且滑坡地下孔隙水发育，为降低降雨和地下孔隙水对滑坡体安全稳定性的影响，需采取有效的截水、排水措施，主要为地表设置截水沟和排水沟，滑坡的增稳治理以“治水为主、表部挡护、监测预警”为原则，同时，考虑到对外公路从滑坡体上经过，电站施工期间需保障主体工程的对外交通运输需求，并且滑坡所在的金沙江河谷渣场场地紧张，在拟定处理方案时尽量避免大的开挖方案。

综上，对滑坡采取滑坡体表部截、排水，滑面以下排水洞排水，头部适当减载，坡面钢筋混凝土格栅和预应力锚索挡护，次级滑体和坡面拉裂缝采取回填封闭防渗等综合增稳治理设计方案，推荐的处理措施如下：

（1）对公路边坡按1∶1.3的坡比进行削坡处理，并用钢筋混凝土格栅护坡，格栅间距3.6 m，在格栅的节点上布置348根30 m长预应力锚索，锚索间排距为4.0 m×3.6 m，对坡面局部陡立、变形堆积体进行清坡处理，对坡面拉裂缝进行回填夯实封闭，对公路外侧人工堆渣部位进行局部清除夯实处理；

（2）在纵3剖面、纵4剖面位置上部进行局部减载，减载以纵4剖面为控制性剖面，在1350.00 m高程开挖一宽30.0 m的平台，开挖坡比1∶1.75，每20 m设置一层马道，马道宽3.0 m；

（3）在整个滑坡体的顶部外侧布置一道截水沟，在滑坡体中部1380.00 m高程附近（滑坡体复活区范围以外）设置一道截水沟，并将水引至滑坡体两侧的排水沟中；截水沟为梯形断面，底宽60 cm，深度40 cm，坡比1∶1。

（4）在滑坡深层滑带下部布置三层排水洞，排水洞高程分别为1238.00m、1273.00m、1303.00m，排水洞断面尺寸为2m×3 m。

（5）公路外侧K4+760.00～K4+960.00原已布置41根抗滑桩，其中K4+875.00～K4+910.00（23#～31#桩）抗滑桩已变形破坏，在其外侧重新布置9根抗滑桩（X1#～X9#），抗滑桩断面尺寸2 m×3 m，长度24 m～26 m；在下游K4+960.00～K5+075.00范围布置23根抗滑桩（X10#～X32#），抗滑桩断面尺寸2 m×3 m，长度21 m。

6 增稳治理后稳定计算分析

采取上述增稳治理措施后，滑坡的稳定分析成果见表3。由表3可知，采取增稳治理措施后各工况下，滑坡的安全稳定性能基本满足规范要求。

表3 采取措施后滑坡稳定分析成果表

7 结语

滑坡位于水电站库区内，距坝址区约19.7 km，为大型的岩质滑坡，距坝址较远，滑坡失稳对电站主体建筑物影响较小，对场区对外交通影响大，滑坡治理的主要目的是保证对外交通道路的畅通和安全。

滑坡分布高程广、规模大，滑坡体底滑面平缓，阻滑带不明显，滑坡体结构松散，孔隙水发育，故增稳治理难度极大。根据滑坡的稳定性由暴雨工况和地震工况控制、复活区浅表层拉裂变形明显、公路内侧泉水出露等特点，滑坡的增稳治理以“治水为主、表部挡护、监测预警”为原则，对滑坡采取滑坡体表部截、排水，滑面以下排水洞排水，头部适当减载，坡面钢筋混凝土格栅和预应力锚索挡护，次级滑体和坡面拉裂缝采取回填封闭防渗等综合增稳治理设计方案。采取增稳治理措施后，滑坡的安全稳定性能基本满足规范要求。